En kvinde kigger gennem briller, der er indlejret i en stor sort hjelm. Skovlyde udspringer fra forskellige hjørner af rummet: en fugl, der kvitrer her, en brise, der hvisker der. Hun bevæger sig langsomt rundt i rummet. På væggen projiceres en flad digital skov, så observatører kan få en grov idé om hendes omgivelser, men i hendes sindes øjne pacerer denne undergrad ikke længere et lille, trangt rum i et universitetslaboratorium. Takket være den sorte hjelm, går hun gennem skoven.
Om et øjeblik overleverer hun en joystick, der ser ud og vibrerer som en motorsav, og hun bliver bedt om at skære et træ ned. Når hun afslutter opgaven, føler hun den samme slags modstand, som hun måske kunne føle, hvis hun skar ned et rigtigt træ. Når hun forlader denne skov og kommer ind i den "reelle" verden, falder hendes papirforbrug med 20 procent, og hun viser en målbar præference for genbrugspapirprodukter. Disse virkninger vil fortsætte ind i de næste par uger, og forskere antager, at det vil være et ret permanent skift. Til sammenligning viser studerende, der ser en video om afskovning eller læser en artikel om emnet, en øget opmærksomhed om papiraffald gennem den dag - men de vil vende tilbage til deres baseline-opførsel i slutningen af ugen.
Træskæringsundersøgelsen er en af mange, som Stanford University har gennemført i sit Virtual Human Interaction Lab i de sidste flere år i et forsøg på at finde ud af, i hvilket omfang en simuleret oplevelse kan påvirke adfærden. Og det er en del af et voksende forskningsrum, der antyder, at virtuelle oplevelser kan tilbyde en stærk katalysator for ellers apatiske grupper til at begynde at bekymre sig om problemer og tage handling, herunder om klimaændringer. Det er vigtigt, fordi det har vist sig, at tid tilbragt i naturen er ganske gavnlig for menneskers sundhed, uanset om mennesker tilbagebetaler fordel, afhænger af den type naturoplevelser, de har i deres ungdom. I en undersøgelse fra 2009, der blev offentliggjort i tidsskriftet PLoS ONE, fandt forskere fra University of Pretoria i Sydafrika, at mens folk, der har brugt tid på vandreture og backpacking, var mere villige til at støtte bevaringsindsats et årti eller mere senere, var de, der havde besøgt nationalparker eller brugte tid på fiskeri, da børnene faktisk ikke var tilbøjelige til at gøre noget for at støtte miljøet. En tidligere (2006) undersøgelse af forholdet mellem naturoplevelser og miljøisme viste, at selvom de, der havde tilbragt deres ungdom i "vild" natur, defineret som vandreture eller leg i skoven, var mere tilbøjelige til at være miljøforkæmpere som voksne, de der havde været udsat for "domestoleret" natur - defineret som besøg i parker, plukning af blomster, plantning af frø eller pleje af haver - var det ikke. I betragtning af den usandsynlighed, at hvert barn får en "vild" naturoplevelse, er forskere på jagt efter andre måder at dyrke en miljømæssig ansvarlig opførsel på.
Et skærmbillede af virtual reality-miljøet, der blev brugt i træskæreundersøgelsen ved Stanford University. (Billede: Virtual Human Interaction Lab / Stanford University) Det seneste arbejde med virtual reality bygger på omtrent et halvt århundrede adfærdsstudier, der indikerer menneskers vilje til at skifte adfærd er direkte korreleret med vores følelse af kontrol.
Klimaændringer er, som mange store miljøspørgsmål, et problem, som få mennesker føler, at de har en direkte indvirkning - på det bedre eller værre. Som forskerne Sun Joo (Grace) Ahn og Jeremy Bailenson skrev i et kommende papir i tidsskriftet Computers and Human Behaviour, kan individuelle handlinger, der er truffet i mikroskala, som at undlade at genanvende papir eller støtte visse politikker over tid bidrage til negativt miljø konsekvenser som afskovning, som igen påvirker klimatendenser gennem mange år. Men de lange tidsrammer og enorm skala skaber en farlig afbrydelse. Mens 97 procent af den peer-reviewede videnskabelige forskning peger på menneskelige aktiviteter som en primær bidragyder til klimaændringer, ser kun halvdelen af amerikanerne linket.
Tilhængere af virtual reality mener, at det kan hjælpe med at få hjem konsekvenserne af klimaændringerne hjem og få folk til at føle sig bemyndiget til at gøre noget ved det. ”Når individer føler, at deres adfærd direkte påvirker miljøets velbefindende, er det mere sandsynligt, at de er bekymrede for og aktivt plejer miljøet, ” skrev Ahn og Bailenson.
Bailenson, en kognitiv psykolog og grundlægger af Stanfords virtuelle menneskelige interaktionslaboratorium, ser særlig værdi i den virtuelle virkelighed, der er relateret til klimaændringer, fordi det giver mulighed for en kombination af reel oplevelse med ubegrænsede muligheder: Hjernen behandler den virtuelle oplevelse som ægte, men ved samtidig ved, at alt er muligt i simuleringen.
"Man kan visceralt opleve forskellige futures og få førstehåndserfaring om konsekvenserne af menneskelig adfærd, " sagde Bailenson.
Lærer Tech
Forskere, der arbejder med både virtuel og augmented reality - hvor mobile apps på enten smartphones eller tablets overlejrer information om virkeligheden - eksperimenterer i stigende grad med disse teknologier som læringsværktøjer. Flere universiteter, inklusive Stanford, Harvard og MIT, piloter brugen af disse udvidede og virtual reality i mellem- og gymnasier. Og museer, der nyder mere fleksibilitet og opererer uden for rammen af læseplankrav og testresultater, har helhjertet omfavnet ideen. Videnskabsmuseer og zoologiske haver på begge kyster bruger teknologien i udstillinger og implementerer augmented reality-apps, som besøgende kan bruge på deres telefoner eller på mobile enheder til museumsudgaver for at lære mere om, hvad de ser.
”At forstå komplicerede spørgsmål som klimaforandringer kræver et perspektivskifte med hensyn til, hvordan du er villig til at se problemet, ” sagde Amy Kamarainen, co-direktør for Harvards EcoMOBILE og EcoMUVE-projekter. ”Vi prøver at gøre det ved at nedsænke børn i miljøer, der har elementer, der ligner systemer i den virkelige verden, men er noget forenklet til at møde børn, hvor de er. Vi sætter dem i komplekse verdener, men giver dem værktøjerne til at være i stand til at pakke ud, hvad der sker. "
EcoMUVE, et multi-user, desktop computerbaseret virtuelt miljø, der indeholder et simuleret dam-økosystem, blev udviklet af Harvard University for at lære studerende grundlæggende biologiske processer som fotosyntesen og dekomponering samt systemer, der tænker på komplekse miljøspørgsmål. Harvard-teamet lancerede for nylig EcoMOBILE, en tilsvarende augmented reality-app, der gør det muligt for studerende at tage EcoMUVE-oplevelsen med sig, indsamle data ude i marken og "se" hvad der foregår under overfladen og hvad der skete i et økosystem i fortiden . EcoMUVE blev oprindeligt piloteret i skoler i Massachusetts og New York, men er nu tilgængelig til download af enhver skole og bruges også overalt i USA og i andre lande, herunder Indien og Mexico. EcoMOBIL piloteres i øjeblikket på skoler i Massachusetts og New York.
En håndfuld Massachusetts gymnasier har også piloteret en MIT-udviklet augmented reality-app kaldet Time Lapse 2100, som kræver, at brugerne indstiller forskellige politikker, der vil påvirke miljøet og derefter viser dem, hvad der ville ske, hvis disse politikker blev vedtaget. I efteråret vil Bay Area-skoler pilotteste Stanfords Coral Reef, et virtual reality-spil, hvor deltagerne bliver et stykke koraller i et rev, der er påvirket af forsuring af havet. Alle tre universiteter arbejder også med museer og videnskabslæringscentre for at implementere deres teknologi i læringsoplevelser.
”Jeg blev oprindeligt ikke solgt på ideen om den øgede virkelighed, ” sagde den kognitive videnskabsmand Tina Grotzer, en professor i Harvards kandidatskole og den co-rektor efterforsker for både EcoMUVE og EcoMobile projekter. Grotzer tilbragte flere år som lærer selv, før han rejste til Harvard for at undersøge, hvordan børnene lærer, især hvordan de lærer videnskab. Grotzer sagde, at det var teknologiens potentiale at køre hjemmeundervisning i miljøvidenskab, der vandt hende. "Med fysik kan du lave et eksperiment, og børnene kan øjeblikkeligt se, hvad du taler om. Med miljøvidenskab forsøgte vi at udføre et dekomponeringseksperiment, men du satte eksperimentet op og derefter 12 uger senere sker der noget. På det tidspunkt børnene har mistet interessen helt. "
Det er fordi det er vanskeligt for børn at forstå noget, de ikke umiddelbart kan se, forklarede Grotzer. Den øgede virkelighed gør det muligt for lærere at udvide denne vision, eller hvad lærde kalder en opmærksom ramme, og gøre det usete mere håndgribeligt. For eksempel tager lærere børnene til en nærliggende dam og bruger EcoMOBILE til at vise dem, hvordan byen dumpede affald der for 60 år siden og næsten udfyldte det, der i dag er en uberørt, naturlig dam. Appen viser dem, hvordan planter omkring dammen forvandler sollys til energi og afslører, hvad mikroskopisk damliv gør under vandoverfladen. Det leder dem også gennem den virkelige samling af vandprøver, som det hjælper dem med at analysere.
”Jeg har tagget med på disse udflugter og har set, hvordan teknologien faktisk fordyber dem mere i omgivelserne snarere end at distrahere dem, ” sagde Grotzer. Studerende bruger smartphones til at tage fotografier og noter, der dokumenterer, hvad de ser: Damens vandets klarhed, vejret, beskrivelser af deres prøver, forskellige bugs og fuglearter. Og de kan også lære i deres eget tempo. ”På en almindelig feltrejse, hvis en studerende havde et spørgsmål, skulle de forlade det øjeblik, der anspurede spørgsmålet og gå spørge læreren, ” sagde Grotzer. ”Læreren ville gøre det lettere for 30 børn. På denne måde kan de finde svaret selv og forblive i øjeblikket, være forlovede med det, de ser på. "
I Stanfords Coral Reef legemliggør studerende et stort stykke lilla koraller ved Italiens kyst, nær Ischia. I løbet af en 14-minutters lektion gennemgås de oplevelsen af at være koraller i en vandmasse påvirket af forsuring af havet. Først er det omgivende hav fyldt med en overflod af havliv. Bølger omkring revet er simuleret af gulvvibrationer og havlyde. En laboratoriet rører periodisk deltageren med en pind i synkroniserede bevægelser for at falde sammen med det, han ser som et fiskenet, der rammer revet. Derefter sætter forsuringen ind. Havlivet begynder at dø ud rundt. Reven begynder at miste sin farve, ligesom det koralstykke, som deltageren har legemliggjort.
Bailenson og hans team har testet simuleringen med universitetsstuderende og vist, at det resulterede i, at studerende var interesserede i, hvad der sker med korallrev. Holdet fulgte disse deltagere over uger, sammenlignede dem med en gruppe, der simpelthen havde set en video om, hvordan forsuring af havet påvirker korallrev, og fandt, at holdningsændringen, der blev katalyseret af virtual reality-oplevelsen, varede længere end nogen skift, der blev rørt ved videoen.
Smartphones til alle
Uanset om skoler vælger en augmented reality tablet-app, der fører eleverne rundt i skolegården påpeger, for eksempel, den biologiske proces på arbejdet i kompostbunken eller en liggende-baseret smartphone-app (som EcoMOBILE eller Time Lapse 2100) til brug på en feltrejse eller en desktop-oplevelse (som EcoMUVE), der kan bruges i skolens computerlaboratorium, hvor de står over for en stejl fane til både hardware og software. Hardware til virtual reality-simuleringer forbliver omkostningsforbudende for de fleste skoler, selvom omkostningerne falder: virtuelle headset som Oculus Rift koster nu forbrugerne $ 350. En skole kan potentielt købe et par hovedtelefoner til et virtualiseringsspil med flere brugere, som fire studerende kunne spille ad gangen, mens resten af klassen deltager i en udvidet realitykomponent på desktops i nærheden.
På trods af et stigende antal muligheder og faldende priser står skoler, der ønsker at anvende disse teknologier til brug i klasseværelset, over for en række udfordringer.
Hvis virtual og augmented reality skal have en målbar indflydelse på, hvordan kommende generationer forstår og nærmer sig klimaændringer, vil adgang på tværs af alle socioøkonomiske klasser være nøglen. Kamarainen sagde, at studerende i nogle højereindkomstskoler kunne bruge deres egne enheder.
I mange skolekredse rundt om i landet har imidlertid hovedparten af studerende ikke smartphones. Mobiltelefonselskabet Kajeet er begyndt at løse dette problem ved at tilbyde skolernes datapakker, der giver WiFi med skolestyret filtrering, så de kan indstille tidsgrænser for brug, hvilket gør det muligt for børn at tage skoleskoler, der leveres til hjemmet, kun til skolearbejdet arbejde.
I de skoler, hvor Kamarainen arbejder, leverer Harvard smartphones til studerende til brug på feltrejser og betaler for Kajeets WiFi- og datatjeneste (to til tre cent pr. Megabyte pr. Enhed). Harvard-apps fungerer både på smartphones og tablets, så det er muligt at en af de tusinder af amerikanske skoler, der enten har købt eller få tildelt tablets i løbet af de sidste to år, kunne tilmelde sig Kajeet for at muliggøre brugen af disse apps på og uden for campus . Industrianalytikere estimerer, at amerikanske skoler vil købe yderligere 3, 5 millioner tabletter ved udgangen af 2014, og flere virksomheder, herunder Intel, AT&T, Fox og Qualcomm har iværksat nonprofit-initiativer til at uddele tabletter i skoler.
Rektorens kontor
Selv hvis virksomheder som Kajeet lykkes med at gøre hardware mere overkommelig for skoler, står virtual-augmented og augmented reality-udviklere stadig over en lang vej til at se deres programmer vidt anvendt i uddannelse. Logistiske udfordringer inkluderer sikring af finansiering til pilotforsøg, budgettering af midler til køb af ny teknologi, træningspersonale og vinding af buy-in fra forældre, lærere og administratorer.
"Der er sammenstød hele tiden mellem virkeligheden af, hvad der foregår i et klasseværelse, og hvad forskere gerne vil se ske i et klasseværelse, " sagde Paul Olson, en opsøgende specialist ved Games Learning Society, eller GLS, ved University of Wisconsin i Madison, der underviste i syvende klasse i mere end tre årtier. Han sagde, at meget af hans tid i disse dage bruges til at forklare forskere, hvordan livet er "i skyttegravene" og opfordre lærerne til at eksperimentere med GLS-spil for at motivere de studerende, der "virkelig ikke reagerer på et foredrag eller et kapitel i en bog, men programmerer overhovedet noget. "
Det er her museer, der inkorporerer disse teknologier, muligvis kan udfylde nogle huller. "Et museum har friheden til at gå uden for de stive retningslinjer og krav, som skoler holdes til, " sagde Dan Wempa, vicepræsident for eksterne anliggender for New York Hall of Science i Queens, der ser cirka 1.200 studerende om dagen på feltrejser i løbet af skoleåret. Museets seneste udstilling Connected Worlds, skabt med input fra Kamarainen, vil fordybe besøgende i en digital, interaktiv verden, der viser, hvordan deres handlinger påvirker miljøet. I en del af udstillingen tilføjer besøgende vand til miljøet, og en plante blomstrer. I et andet tilføjer de for meget og forårsager oversvømmelser. Samlet bringer udstillingen naturen hurtigt frem for at hjælpe studerende med at se, hvordan deres individuelle og kommunale handlinger skader eller opretholder plante- og dyreliv, rent vand og frisk luft.
”Studerende har en kim i at vide, at vand er vigtigt, men de siger 'Jeg vidste ikke, at det er DET vigtigt, og jeg vidste ikke, at det, jeg gør her, påvirker nogen måde derovre, '” sagde Wempa.
PTA
"Jeg er ikke interesseret i, at mine børn er nedsænket i denne type teknologi, " sagde Megy Karydes, en markedskonsulent og mor til to (alderen 7 og 9) i Chicago. "Vi begrænser i høj grad vores børns elektronikeksponering, fordi jeg ikke vil have dem afhængige. På den anden side er jeg klar over, at de er nødt til at være opmærksomme på, hvad der foregår i verden også. Jeg balanserer det, men hvis jeg skulle fejle på siden af forsigtighed, vil jeg hellere gå på vandreture end at lade dem stirre på en skærm. "
Karydes 'bekymringer er almindelige blandt forældre. "Der er to måder, som forældre har tendens til at se på disse spil, " sagde Eric Klopfer, der leder MIT's Scheller-læreruddannelsesprogram, udviklede Time Lapse 2100 og har undersøgt brugen af augmented reality i uddannelsen siden 2009. "Den ene er, "Fantastisk. Min dreng er udenfor, men han har stadig telefonen i hånden, " og den anden er, at mobilenheden og spillet faktisk får deres dreng udenfor. ”
Kamarainen og Grotzer har også hørt forældres bekymring over teknologi, der afbryder børnenes oplevelse af naturen, og de har arbejdet hårdt for at designe spil, som de føler komplementerer et forhold til naturen snarere end at forringe det.
EcoMOBILE-piloten har indtil videre inkluderet omkring 1.000 studerende, og Kamarainen sagde, at de konsekvent taler om, hvordan det augmented reality-stykke hjælper dem med at se ting, der foregår i deres samfund, som de aldrig har været opmærksomme på før. "De siger, at dette hjælper med at åbne deres øjne for miljøet, der er omkring dem, " sagde Kamarainen. "De er mere opmærksomme og bevidste om det, og de holder øje med den naturlige verden."
I sidste ende siger talsmænd, at disse spil ikke kun supplerer og forbedrer studerendes forhold til naturen, men også lærer dem, hvordan man tænker systematisk og se deres egne roller i at skade eller forbedre deres verden.
”De yngre børn siger:” Jeg bliver nødt til at skabe en verden! ”” Wempa sagde, “og de ældre børn siger:” Jeg kan godt lide dette, fordi det føltes som om jeg havde kontrol, og som barn har jeg aldrig kontrol af noget. ' Det fører videre. De forstår, at handlinger har konsekvenser, og at de kan påvirke resultaterne. "
Denne artikel er produceret af Climate Confidential og frigivet til genbrug under en Creative Commons Attribution 4.0 International licens.
